基于激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)的葉片強(qiáng)化和壁板成形研究
發(fā)布時(shí)間:2022-07-20 17:48
飛機(jī)起飛和降落過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)葉片承受高頻振動(dòng)和離心力的耦合載荷,引起葉片一彎節(jié)線區(qū)域產(chǎn)生高周振動(dòng)疲勞裂紋,迅速降低葉片疲勞壽命。同時(shí),強(qiáng)氣流吸入的異物撞擊葉片前緣,引起葉片前緣應(yīng)力集中或破壞源,導(dǎo)致葉片迅速發(fā)生斷裂。機(jī)翼帶筋壁板具有局部折彎量大和難塑性成形等特點(diǎn),使得傳統(tǒng)噴丸成形方法很難達(dá)到壁板目標(biāo)型面。激光沖擊強(qiáng)化具有高壓、可疊加性、易于精確定位和控制等優(yōu)點(diǎn),在葉片疲勞延壽和機(jī)翼壁板塑性成形方面有著廣泛的用途。本文基于激光沖擊強(qiáng)化力學(xué)效應(yīng),通過設(shè)計(jì)葉片缺口模擬件,研究激光沖擊強(qiáng)化葉片前緣抗異物損傷(Foreign Object Damage,FOD)疲勞延壽核心工藝及疲勞延壽機(jī)理;采用葉片材料的優(yōu)化強(qiáng)化工藝:激光沖擊強(qiáng)化,研究葉片一彎節(jié)線區(qū)域抗高周振動(dòng)疲勞延壽機(jī)理;采用噴丸強(qiáng)化飽和值和塑性應(yīng)變,研究激光沖擊成形中厚壁板的激光能量和沖擊次數(shù)的上限值;采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),研究激光沖擊成形中厚壁板展向的彎曲變形規(guī)律,通過不同預(yù)應(yīng)力加載,研究激光沖擊成形中厚壁板展向的彎曲變形能力、彎曲變形機(jī)理及表層改性。取得如下結(jié)論和創(chuàng)新性成果:(1)葉片材料的強(qiáng)化效果評(píng)估方面:對(duì)比三種不同強(qiáng)化工藝下β鍛TC...
【文章頁(yè)數(shù)】:126 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.1.1 激光沖擊強(qiáng)化葉片疲勞延壽
1.1.2 激光沖擊成形壁板塑性成形
1.2 激光沖擊強(qiáng)化原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.2.1 激光沖擊強(qiáng)化原理
1.2.2 激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.2.3 激光沖擊成形技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.3 激光沖擊強(qiáng)化葉片疲勞延壽的研究現(xiàn)狀
1.3.1 激光沖擊強(qiáng)化系統(tǒng)的研究進(jìn)展
1.3.2 激光沖擊強(qiáng)化葉片材料改性的研究進(jìn)展
1.3.3 激光沖擊強(qiáng)化葉片疲勞延壽的研究進(jìn)展
1.4 激光沖擊成形壁板塑性成形的研究現(xiàn)狀
1.4.1 激光沖擊成形壁板材料塑性成形的研究進(jìn)展
1.4.2 激光沖擊成形壁板塑性成形的研究進(jìn)展
1.5 課題立題依據(jù)與主要研究?jī)?nèi)容
1.5.1 課題立題依據(jù)
1.5.2 課題的經(jīng)費(fèi)來源
1.5.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
第二章 激光沖擊強(qiáng)化塑性變形效應(yīng)模型及實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法
2.1 引言
2.2 激光沖擊強(qiáng)化金屬材料的塑性變形效應(yīng)模型
2.3 激光沖擊強(qiáng)化系統(tǒng)和試樣性能測(cè)試方法
2.3.1 激光沖擊強(qiáng)化系統(tǒng)
2.3.2 試樣表層力學(xué)性能測(cè)試方法及裝置
2.3.3 試樣疲勞性能測(cè)試方法及裝置
2.4 激光沖擊強(qiáng)化葉片疲勞延壽的實(shí)驗(yàn)方法
2.4.1 葉片材料強(qiáng)化效果評(píng)估的實(shí)驗(yàn)方法
2.4.2 壓氣機(jī)葉片疲勞強(qiáng)化效果評(píng)估的實(shí)驗(yàn)方法
2.5 激光沖擊成形壁板塑性成形的實(shí)驗(yàn)方法
2.5.1 薄壁板彎曲變形的實(shí)驗(yàn)方法
2.5.2 中厚壁板彎曲變形工藝參數(shù)上限值的實(shí)驗(yàn)方法
2.5.3 中厚壁板彎曲變形規(guī)律及表層改性的實(shí)驗(yàn)方法
2.6 本章小結(jié)
第三章 激光沖擊強(qiáng)化葉片材料的強(qiáng)化效果評(píng)估
3.1 引言
3.2 表層力學(xué)性能改性
3.2.1 表面粗糙度和相成分
3.2.2 顯微硬度和殘余應(yīng)力
3.3 表層微觀強(qiáng)化機(jī)理
3.3.1 微觀結(jié)構(gòu)演變
3.3.2 微觀強(qiáng)化機(jī)理
3.4 本章小結(jié)
第四章 激光沖擊強(qiáng)化壓氣機(jī)葉片的疲勞強(qiáng)化效果評(píng)估
4.1 引言
4.2 葉片前緣抗FOD疲勞性能評(píng)估
4.2.1 葉片前緣的殘余應(yīng)力
4.2.2 葉片前緣的微觀組織
4.2.3 葉片前緣的FOD疲勞強(qiáng)度及疲勞延壽機(jī)理
4.3 葉片邊緣彎曲變形機(jī)理
4.3.1 葉片邊緣的表面形貌和粗糙度
4.3.2 葉片邊緣的彎曲變形機(jī)理
4.4 葉片抗高周振動(dòng)疲勞性能評(píng)估
4.4.1 葉片表層的殘余應(yīng)力
4.4.2 葉片表層的微觀組織
4.4.3 葉片的高周振動(dòng)疲勞壽命及疲勞延壽機(jī)理
4.5 本章小結(jié)
第五章 激光沖擊成形壁板的塑性成形
5.1 引言
5.2 薄壁板的彎曲變形方式
5.2.1 彎曲變形規(guī)律
5.2.2 彎曲變形方式
5.3 中厚壁板的彎曲變形工藝參數(shù)上限值
5.3.1 激光能量上限值
5.3.2 沖擊次數(shù)上限值
5.4 中厚壁板的彎曲變形規(guī)律及表層改性
5.4.1 彎曲變形能力
5.4.2 彎曲變形規(guī)律及主次因素
5.4.3 彎曲變形機(jī)理及表層改性
5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)和展望
6.1 本文總結(jié)
6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于遺傳算法的帶筋壁板條帶激光噴丸成形工藝優(yōu)化研究[J]. 楊榮雪,胡藍(lán),胡永祥,姚振強(qiáng). 上海航天. 2017(01)
[2]激光沖擊強(qiáng)化提高外物打傷TC4鈦合金疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J]. 李東霖,何衛(wèi)鋒,游熙,張金,羅思海,楊竹芳,聶祥樊. 中國(guó)激光. 2016(07)
[3]激光沖擊復(fù)合強(qiáng)化機(jī)理及在航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的應(yīng)用研究[J]. 李應(yīng)紅,何衛(wèi)鋒,周留成. 中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2015(01)
[4]TC17鈦合金激光多次沖擊強(qiáng)化后組織和力學(xué)性能研究[J]. 李靖,李軍,何衛(wèi)鋒,李玉琴,聶祥樊,何光宇. 紅外與激光工程. 2014(09)
[5]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)TC17鈦合金微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 聶祥樊,何衛(wèi)鋒,王學(xué)德,李啟鵬,柴艷. 稀有金屬材料與工程. 2014(07)
[6]激光沖擊強(qiáng)化TC4鈦合金表面自納米化研究(英文)[J]. 車志剛,楊杰,鞏水利,曹子文,鄒世坤,許海鷹. 稀有金屬材料與工程. 2014(05)
[7]激光沖擊對(duì)TC11鈦合金組織和力學(xué)性能的影響[J]. 聶祥樊,何衛(wèi)鋒,臧順來,王學(xué)德,李玉琴,柴艷. 航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2014(02)
[8]不同沖擊次數(shù)下激光沖擊對(duì)TC11鈦合金的影響研究[J]. 王學(xué)德,聶祥樊,羅思海,李啟鵬,徐大力. 激光與紅外. 2013(09)
[9]激光噴丸改善TC6鈦合金組織和力學(xué)性能[J]. 聶祥樊,何衛(wèi)鋒,李啟鵬,楚峰. 強(qiáng)激光與粒子束. 2013(05)
[10]Ti-6Al-4V激光沖擊強(qiáng)化及其微結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析[J]. 羅新民,趙廣志,張永康,陳康敏,羅開玉,任旭東. 金屬學(xué)報(bào). 2012(09)
碩士論文
[1]機(jī)翼整體壁板板坯快速建模與噴丸路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 王關(guān)峰.西北工業(yè)大學(xué) 2006
本文編號(hào):3664459
【文章頁(yè)數(shù)】:126 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.1.1 激光沖擊強(qiáng)化葉片疲勞延壽
1.1.2 激光沖擊成形壁板塑性成形
1.2 激光沖擊強(qiáng)化原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.2.1 激光沖擊強(qiáng)化原理
1.2.2 激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.2.3 激光沖擊成形技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.3 激光沖擊強(qiáng)化葉片疲勞延壽的研究現(xiàn)狀
1.3.1 激光沖擊強(qiáng)化系統(tǒng)的研究進(jìn)展
1.3.2 激光沖擊強(qiáng)化葉片材料改性的研究進(jìn)展
1.3.3 激光沖擊強(qiáng)化葉片疲勞延壽的研究進(jìn)展
1.4 激光沖擊成形壁板塑性成形的研究現(xiàn)狀
1.4.1 激光沖擊成形壁板材料塑性成形的研究進(jìn)展
1.4.2 激光沖擊成形壁板塑性成形的研究進(jìn)展
1.5 課題立題依據(jù)與主要研究?jī)?nèi)容
1.5.1 課題立題依據(jù)
1.5.2 課題的經(jīng)費(fèi)來源
1.5.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
第二章 激光沖擊強(qiáng)化塑性變形效應(yīng)模型及實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法
2.1 引言
2.2 激光沖擊強(qiáng)化金屬材料的塑性變形效應(yīng)模型
2.3 激光沖擊強(qiáng)化系統(tǒng)和試樣性能測(cè)試方法
2.3.1 激光沖擊強(qiáng)化系統(tǒng)
2.3.2 試樣表層力學(xué)性能測(cè)試方法及裝置
2.3.3 試樣疲勞性能測(cè)試方法及裝置
2.4 激光沖擊強(qiáng)化葉片疲勞延壽的實(shí)驗(yàn)方法
2.4.1 葉片材料強(qiáng)化效果評(píng)估的實(shí)驗(yàn)方法
2.4.2 壓氣機(jī)葉片疲勞強(qiáng)化效果評(píng)估的實(shí)驗(yàn)方法
2.5 激光沖擊成形壁板塑性成形的實(shí)驗(yàn)方法
2.5.1 薄壁板彎曲變形的實(shí)驗(yàn)方法
2.5.2 中厚壁板彎曲變形工藝參數(shù)上限值的實(shí)驗(yàn)方法
2.5.3 中厚壁板彎曲變形規(guī)律及表層改性的實(shí)驗(yàn)方法
2.6 本章小結(jié)
第三章 激光沖擊強(qiáng)化葉片材料的強(qiáng)化效果評(píng)估
3.1 引言
3.2 表層力學(xué)性能改性
3.2.1 表面粗糙度和相成分
3.2.2 顯微硬度和殘余應(yīng)力
3.3 表層微觀強(qiáng)化機(jī)理
3.3.1 微觀結(jié)構(gòu)演變
3.3.2 微觀強(qiáng)化機(jī)理
3.4 本章小結(jié)
第四章 激光沖擊強(qiáng)化壓氣機(jī)葉片的疲勞強(qiáng)化效果評(píng)估
4.1 引言
4.2 葉片前緣抗FOD疲勞性能評(píng)估
4.2.1 葉片前緣的殘余應(yīng)力
4.2.2 葉片前緣的微觀組織
4.2.3 葉片前緣的FOD疲勞強(qiáng)度及疲勞延壽機(jī)理
4.3 葉片邊緣彎曲變形機(jī)理
4.3.1 葉片邊緣的表面形貌和粗糙度
4.3.2 葉片邊緣的彎曲變形機(jī)理
4.4 葉片抗高周振動(dòng)疲勞性能評(píng)估
4.4.1 葉片表層的殘余應(yīng)力
4.4.2 葉片表層的微觀組織
4.4.3 葉片的高周振動(dòng)疲勞壽命及疲勞延壽機(jī)理
4.5 本章小結(jié)
第五章 激光沖擊成形壁板的塑性成形
5.1 引言
5.2 薄壁板的彎曲變形方式
5.2.1 彎曲變形規(guī)律
5.2.2 彎曲變形方式
5.3 中厚壁板的彎曲變形工藝參數(shù)上限值
5.3.1 激光能量上限值
5.3.2 沖擊次數(shù)上限值
5.4 中厚壁板的彎曲變形規(guī)律及表層改性
5.4.1 彎曲變形能力
5.4.2 彎曲變形規(guī)律及主次因素
5.4.3 彎曲變形機(jī)理及表層改性
5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)和展望
6.1 本文總結(jié)
6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于遺傳算法的帶筋壁板條帶激光噴丸成形工藝優(yōu)化研究[J]. 楊榮雪,胡藍(lán),胡永祥,姚振強(qiáng). 上海航天. 2017(01)
[2]激光沖擊強(qiáng)化提高外物打傷TC4鈦合金疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J]. 李東霖,何衛(wèi)鋒,游熙,張金,羅思海,楊竹芳,聶祥樊. 中國(guó)激光. 2016(07)
[3]激光沖擊復(fù)合強(qiáng)化機(jī)理及在航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的應(yīng)用研究[J]. 李應(yīng)紅,何衛(wèi)鋒,周留成. 中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2015(01)
[4]TC17鈦合金激光多次沖擊強(qiáng)化后組織和力學(xué)性能研究[J]. 李靖,李軍,何衛(wèi)鋒,李玉琴,聶祥樊,何光宇. 紅外與激光工程. 2014(09)
[5]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)TC17鈦合金微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 聶祥樊,何衛(wèi)鋒,王學(xué)德,李啟鵬,柴艷. 稀有金屬材料與工程. 2014(07)
[6]激光沖擊強(qiáng)化TC4鈦合金表面自納米化研究(英文)[J]. 車志剛,楊杰,鞏水利,曹子文,鄒世坤,許海鷹. 稀有金屬材料與工程. 2014(05)
[7]激光沖擊對(duì)TC11鈦合金組織和力學(xué)性能的影響[J]. 聶祥樊,何衛(wèi)鋒,臧順來,王學(xué)德,李玉琴,柴艷. 航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2014(02)
[8]不同沖擊次數(shù)下激光沖擊對(duì)TC11鈦合金的影響研究[J]. 王學(xué)德,聶祥樊,羅思海,李啟鵬,徐大力. 激光與紅外. 2013(09)
[9]激光噴丸改善TC6鈦合金組織和力學(xué)性能[J]. 聶祥樊,何衛(wèi)鋒,李啟鵬,楚峰. 強(qiáng)激光與粒子束. 2013(05)
[10]Ti-6Al-4V激光沖擊強(qiáng)化及其微結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析[J]. 羅新民,趙廣志,張永康,陳康敏,羅開玉,任旭東. 金屬學(xué)報(bào). 2012(09)
碩士論文
[1]機(jī)翼整體壁板板坯快速建模與噴丸路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 王關(guān)峰.西北工業(yè)大學(xué) 2006
本文編號(hào):3664459
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/jiagonggongyi/3664459.html
最近更新
教材專著